通过温湿度传感器HTU20D来加深理解分辨率和精度

言归正传啊！

       最近做的这个基于卫星定位的便携式污染源监测系统，对温湿度要有高了些，对价格也比较敏感，所以对温湿度的选择比较慎重了些。顺便我有分析了下，AD的精度和分辨率的问题：

很多人对于精度和分辨率的概念不清楚，这里我做一下总结，希望大家不要混淆。

像我们搞电子的，经常跟“精度”与“分辨率”打交道。简单点说，“精度”是用来描述物理量的准确程度的，而“分辨率”是用来描述刻度划分的。从定义上看，这两个量应该是风马牛不相及的。我是这么理解的，“精度”就是描述物理量 的精确程度的，也就是我们常说的准不准的问题，或者说与真实值差多少的问题；“分辨率”是用来表述分辨能力的，分辨能力强的未必测试的准确，比如说温度变化多少时它能分辨出来。

        在简单做个比喻：有这么一把常见的塑料尺（中学生用的那种），它的量程是10厘米，上面有100个刻度，最小能读出1毫米的有效值。那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米，或者量程的1%；而它的实际精度就不得而知了（算是0.1毫米吧）。当我们用火来烤一下它，并且把它拉长一段，然后再考察一下它。我们不难发现，它还有有100个刻度，它的“分辨率”还是1毫米，跟原来一样！然而，您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么？（这个例子是引用网上的，个人觉得比喻的很形象！）

回到电子技术上，

所以很多朋友一谈到精度，马上就和分辨率联系起来了，包括有些项目负责人，只会在那里说：这个系统精度要求很高啊，你们AD的位数至少要多少多少啊
其实，仔细浏览一下AD的数据手册，会发现跟精度有关的有两个很重要的指标：DNL和INL。似乎知道这两个指标的朋友并不多，所以在这里很有必要解释一下。
DNL：Differencial NonLiner——微分非线性度
INL：Interger NonLiner——积分非线性度（精度主要用这个值来表示）
他表示了ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值，和真实值之间误差最大的那一点的误差值。也就是，输出数值偏离线性最大的距离。单位是LSB（即最低位所表示的量）。当然，像有的AD如△—∑系列的AD，也用Linearity error来表示精度。

就HTU20D温湿度传感器来说：

由上图不难看出，在14bit时，HTU20D传感器的温度部分的分辨率是0.01°C，在12bit时，温度的分辨率是0.04°C。这里的14bit与12bit就是设定的AD转换的位数啊。但是大家看看表中给出的温度的“精度（Temperature Accuracy@25°C）”是±0.3°C，不管你在设置AD转换位数是14位还是12位时，传感器本身的精度数不变的，0.3就是0.3°C。所以精度和分辨率是两个完全不同的我概念。

       HTU20D湿度的的“分辨率”是，在12bits时为0.04%RH; 在8bits时 0.7%RH,

那么他的“精度”总是±3%RH,   如此看来分辨率和精度真的是不同了，呵呵   大家再想想，同是在一个传感器中的温度和湿度两个物理量的温度的精度是±0.3，而湿度的精度是±3  。对吧

你在看看上面的两个表格，如果吧温度和湿度都设置是12bit时，他们的分辨率是相同的，都是0.04，不是吗？你在仔细看看

至于0.04这个数是如何来的呢！  你知道吗？  考虑考虑吧,

下面我给出我的读写HTU20D/HTU21D的程序仅供参考，不过我在项目中应用过了，还没发现有什么问题呢

/*================================================================
【名 称】void I2CDelay (unsigned char t)
【功 能】模拟IIC用的短延时
【备 注】
【作 者】
【时 间】2015年10月18日
================================================================*/
void I2CDelay (unsigned char t)
{
while(t--);
}

/*================================================================
【名 称】void I2CInit(void)
【功 能】I2C初始化，空闲状态
【备 注】
【作 者】
【时 间】2015年10月18日
================================================================*/
void I2CInit(void)
{
SDA = 1;
SCL = 1;
}

/*================================================================
【名 称】void I2CStart(void)
【功 能】I2C起始信号
【备 注】SCL、SDA同为高，SDA跳变成低之后，SCL跳变成低
【作 者】
【时 间】2015年10月18日
================================================================*/
void I2CStart(void)
{
   SDA = 1;
   SCL = 1;
   I2CDelay(10);
   SDA = 0;
   I2CDelay(20);
   SCL = 0;
   I2CDelay(20);
}

/*================================================================
【名 称】void I2CStop(void)
【功 能】I2C停止信号
【备 注】SCL、SDA同为低，SCL跳变成高之后，SDA跳变成高
【作 者】
【时 间】2015年10月18日
================================================================*/
void I2CStop(void)
{
   SDA = 0;
   SCL = 0;
I2CDelay(10);
   SCL = 1;
   I2CDelay(10);
   SDA = 1;
   I2CDelay(10);
}

/*================================================================
【名 称】unsigned char I2CWRByte(unsigned char WRByte)
【功 能】I2C写一个字节数据，返回ACK或者NACK
【备 注】从高到低，依次发送
【作 者】
【时 间】2015年10月18日
================================================================*/
unsigned char I2CWRByte(unsigned char WRByte)
{
unsigned char i;
SCL = 0;
for(i=0;i<8;i++)
{
  if(WRByte&0x80)
  {
   SDA = 1;
  }
  else
  {
   SDA = 0;
  }
  I2CDelay(10);
  SCL=1;   //输出SDA稳定后，拉高SCL给出上升沿，从机检测到后进行数据采样
  I2CDelay(50);
  SCL=0;
  I2CDelay(10);
  WRByte <<= 1;
}
SDA = 1;
SCL = 1;
I2CDelay(20);
if(SDA==1)   //SDA为高，收到NACK
{
  SCL=0;
  I2CDelay(50);
  return NACK;
}
else     //SDA为低，收到NACK
{
  SCL=0;
  I2CDelay(50);
  return ACK;
}
}

/*================================================================
【名 称】unsigned char I2CRDByte(unsigned char AckValue)
【功 能】I2C读一个字节数据，入口参数用于控制应答状态，ACK或者NACK
【备 注】从高到低，依次接收
【作 者】
【时 间】2015年10月18日
================================================================*/
unsigned char I2CRDByte(unsigned char AckValue)
{
unsigned char i,RDByte=0;
SCL = 0;
SDA = 1;   //释放总线
for (i=0;i<8;i++)
{
  RDByte <<= 1; //移位
  SCL = 1;  //给出上升沿
  I2CDelay(30); //延时等待信号稳定
  if(SDA==1)   //采样获取数据
  {
   RDByte |= 0x01;
  }
  else
  {
   RDByte &= 0xfe;
  }
  SCL = 0;     //下降沿，从机给出下一位值
  I2CDelay(10);
}   
SDA =  AckValue; //应答状态
I2CDelay(10);
SCL = 1;                        
   I2CDelay(50);         
   SCL = 0;
   SDA = 1;               
   I2CDelay(1);
return RDByte;
}

/*================================================================
【名 称】void HTU21Init(void)
【功 能】HTU21初始化函数，主函数中调用
【备 注】从高到低，依次接收
【作 者】
【时 间】2015年10月18日
================================================================*/
void HTU21Init(void)
{
I2CInit();//I2C初始化
I2CStart();//启动I2C
I2CWRByte(HTU21ADDR&0xfe);//写HTU21I2C地址
I2CWRByte(0xfe);
I2CStop();//停I2C
Delay(600);//短延时
}

/*================================================================
【名 称】long ReadHtu21(char whatdo)
【功 能】读取函数函数
【备 注】
【作 者】
【时 间】2015年10月18日
================================================================*/
long ReadHtu21(char whatdo)
{
unsigned long temp;
unsigned char Humidity,HumidityH,HumidityL;
unsigned long wendu;

I2CStart();
if(I2CWRByte(HTU21ADDR&0xfe)==ACK)
{
  if(I2CWRByte(whatdo)==ACK)
  {
   do
   {
    Delay(30);
    I2CStart();
   }while(I2CWRByte(HTU21ADDR|0x01)==NACK);

   HumidityH = I2CRDByte(ACK);
   HumidityL = I2CRDByte(ACK);
   I2CRDByte(NACK);
   I2CStop();   
   HumidityL &= 0xfc;
   temp = HumidityH*256+HumidityL;
   
   if (whatdo==((char)0xf5))
   {
    Humidity = (unsigned char)((temp*125)/65536-6)%0xff;   
    return Humidity;
   }
   else
   {
    temp=((long)17572)*temp;
    temp=temp/((long)65536);
    wendu =temp-((long)4685);
    return wendu;  //输出
   }  
  }
}
return 0;
}

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